[00693540]系列模块化自主水下机器人的研发及推广应用

　　该项目产品为系列模块化自主水下机器人，属于智能海洋装备领域。随着海洋的开发进程的不断加深，许多国家把海洋开发视为重中之重，但对于水面船只来说，很多调查研究难以进行，尤其是深海资源的开发更是成为了难点。要想建设海洋强国，充分利用海洋资源，利用科技的手段进行水下作业是解决问题的关键。 自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)以其自主性、灵活性和多用途性的特点，被越来越广泛地应用于海底地质精细勘查、海洋生态环境监测、辅助水下物体打捞等领域。该产品提出的系列模块化水下机器人包含微型、小型、中型和大型等多种型号以适应不同环境下的使用需求，主要技术发明点如下：

　　1.抗腐蚀能力强，支持功能模块快速更换的端口连接装置。该模块化连接结构采用结构化的连接方式，模块段之间只需要安装一颗连接螺钉就可实现机械结构和电气的双连接，主要依靠自身结构完成模块之间的连接，抗腐蚀性强。不同材料接触地方设有锌镁铝合金，在电化学腐蚀中作为阳极被腐蚀，从而保护主舱体。该模块化连接结构是本申请的特有技术，在国内外AUV结构连接形式上均具有创新性。 2.自主水下机器人模块化设计。采用模块化设计思路，研发具有可进行功能扩展的连接结构，在实现模块化连接结构的

　　基础上进行基本模块和扩展模块的设计。各模块之间采用基于CAN总线机构进行通讯和数据传输，其具有易于扩展、可靠性高、维护简单等优势。其中基本模块包含推进模块、控制与导航模块、能源模块。根据实用场合，扩展模块可包含通讯模块、ADCP模块、侧扫模块、数据测量模块等模块。

　　3.变结构AUV流体力学特性研究。该项目通过计算流体力学的模拟分析，得到搭载不同模块后的AUV流体参数，从而设计能够满足变长度情况要求的本体线性和操纵面。在此基础上，研究水动力参数变化后的自适应控制系统，使得搭载不同功能模块后控制器都具有良好的控制鲁棒性。

　　4.变浮力调节系统及其智能控制算法研发。通过高精度浮力调节机构调节自身重浮力状态，以适应水域不断变化的温度、盐度、深度等水文参数变化带来的不利影响。以及在该机构基础上通过联合相应的传感器编写AUV的自适应控制算法，变浮力调节系统可极大的提高AUV在不同水域和深度航行的适应性和生存能力。

　　该项目涉及的系列模块化自主水下机器人已申请和受理专利21项，其中已授权发明专利5项，在审5项，已授权实用新型专利12项，发表论文5篇，培养了一批智能海洋装备领域硕士研究生。相关产品在中科院沈自所、中科院声学所、天津大学、上海交通大学等多家单位得到应用，涉及到项目合同额已达到百万级别。模块化设计为水下机器人提供了一个解决定制化与批量生产之间矛盾的有效途径，降低了AUV的使用成本，为AUV的普及打下了基础，其扩展的便利性已在多家单位得到了验证。